- •1…Понятие информатики, информации, кодирования информации.
- •2…Системы счисления, переводы чисел из одной позиционной системы счисления в другую.
- •3… Понятия алгоритма: рекурсивные функции системы текстовых замен.
- •4… Способы описания языков программирования: бнф-нотации, синтаксические диаграммы
- •12…Оператор безусловного перехода, операторы продолжения и завершения, примеры использования.
- •16…Ввод/Вывод данных в с.
- •18…Производные типы данных, массивы, работа с массивами.
- •22…Файлы прямого и последовательного доступа к данным, форматизованный и неформатизованный ввод/вывод.
- •24…Понятие подпрограммы, назначение подпрограмм, использование подпрограмм.
- •26…Передача параметров в подпрограмму, параметры входные и выходные, параметры , передаваемые по значению и по адресу.
- •27…Использование подпрограмм, параметры формальные, локальные, глобальные, обращения к подпрограммам, фактические параметры.
- •28…Передача параметров массивов в подпрограмму, примеры.
- •29…Рекурсивные функции, примеры.
- •30…Понятие структурного программирования, этап проектирования – композиция и декомпозиция, понятие статической и динамической структуры программы, спецификация программы.
- •31…Понятие частичной и полной корректности программы, правила вывода – общий вид, правила консеквенции.
- •32… Правила вывода для операторов: пустого, присваивания, составного.
- •33… Правила вывода для оператора ветвления.
- •34… Правило вывода для операторов: оператора выбора, операторов цикла с параметром.
- •35… Правила вывода для циклов с предусловием и постусловием, пример использования правил вывода для реализации цикла с постусловием оператором цикла с постусловием.
- •36… Пример для доказательства правильности программы.
1…Понятие информатики, информации, кодирования информации.
Информатика-это наука о сборе, накоплении, хранении, обработки, использовании информации. Она занимается формализованным представлением информации и ее обработкой, включает в себя вопросы анализа и моделирования взаимосвязей и структур в самых различных областях науки, техники и производства.
Формирование моделей определенных структур объектов, взаимодействий и процессов в какой-либо предметной области осуществляется с помощью таких формальных средств, как структуры данных, языки программирования, логические формулы.
Понятие информации является основополагающим,
фундаментальным, но следует различать:
Формальное представление, изображение информации – ее внешнюю форму
Абстрактное значение, содержание, семантику изображения
Связь абстрактной информации с реальным миром
Информация-это фундаментальное понятие, как вещество или энергия, строгого определения дать невозможно, но существует несколько подходов к определению информации и определению количества информации:
-Содержательный - субъективный, у разных людей степень неопределенности об одном и том же предмете различная.
-Вероятностный определяется формулой Шеннона p=m/N
-Алфавитный определяется формулой Хартли N=2^i
Информацией обычно называют содержательное значение, семантику некоторого высказывания, описания, сообщения.
Для ее машинного представления существуют различные формы:
условные знаки, сигналы;
акустическое, речевое представление;
графическое представление – рисунки, пиктограммы;
текстовое представление с помощью последовательности символов.
Интерпретируя представление информации, получаем ее абстрактное значение, семантику.
Для обмена информацией должны существовать согласованные, единые системы ее представления и интерпретации. …..
В информатике интерпретацию представления информации отождествляют с подходящими математическими структурами и для ее обработки используют математические методы
В приложениях информатики может быть рассмотрено точно описанное множество представлений информации R
с интерпретацией I в множестве элементов информации – А.
Интерпретация I данному представлению сообщения r ставит в соответствие некоторое абстрактное информационное содержание I(r). Таким образом, интерпретации соответствует отображение I : R A
Информационную систему можно обозначить тройкой
(A, R, I)
Система представлений R должна быть конечной. Пример.
Пусть N – система натуральных чисел, включая число ноль –это есть последовательность штрихов:
ε, /, //, ///, ////, ///// и т.д
Здесь ε - пустая последовательность.
Общепринятым представлением целых чисел есть последовательность из символов множества {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}
Интерпретацией I будет отображение десятичного представления чисел в последовательности штрихов.
I : {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}+ à N, где
{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}+ - множество непустых конечных последовательностей десятичных цифр. Например,
I{0} = ε, I{1} = /, I{2} = //, I{3} = ///, и т.д.
Информация в ее абстрактном смысле может быть только представлена. Понятие числа в математике никак не зависит от способа его представления. Но способы представления существенно различны с точки зрения удобства реализации процессов обработки.
В одной системе представления возможны различные изображения одной и той же информации.
В информационной системе (A,R,I) два изображения r1 и r2 называются семантически эквивалентными, если они несут одинаковую абстрактную информацию I(r1) = I(r2)
Простейший пример информационной системы , которая является фундаментальной как в математике, так и в информатике, является логика высказываний.
Высказывание, по определению Аристотеля, это языковое образование, в отношении которого имеет смысл говорить о его истинности или ложности.
Не всякое языковое образование можно назвать высказыванием. Например, «Высказывание этого предложения является ложным» - парадокс, так как высказывание ссылается само на себя.
Логика высказываний – это ограниченная система (формальный язык), в котором в качестве высказываний допускаются только определенные языковые формы – формулы.
Константные высказывания: истина – TRUE и ложь – FALSE.
Логические операции “не”, “и”, “или” – NOT, AND, OR …
Кодирование информации - для определения количества инф. был найден способ представить ее тип в едином виде, что позволило все типы информации преобразовать к единому стандартному виду. Таким видом стала двоичная формапредставления информации. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только 2х символов каждая такая последовательность назыв. двоичным кодом. Недостаток- длинные коды.
Информация….может быть представлена функцией
y = f (x,t),
t – время, х – точка, в которой измеряется некоторое поле, y – значение величины этого поля.
Различают непрерывную, информацию и дискретную.
Скалярные величины x,t,y, могут принимать непрерывный ряд значений, описываемых вещественными числами. Непрерывный в том смысле, что значения можно получить в сколь угодно близких точках. Такую информацию называют непрерывной или аналоговой.
Установив какой-то шаг изменения скалярных величин x и t при определении поля y, получают так называемое дискретное представление информации.
Дискретную информацию называют универсальной, т.к. любую непрерывную можно аппроксимировать дискретной с заданной степенью точности.
Дискретную информацию отождествляют с цифровой ….
Цифровая информация – это частный случай алфавитного представления.
Алфавит, абстрактный алфавит – это конечный набор символов любой природы. Например, десятичные цифры вместе с запятой представляют собой алфавит из 11 символов для представления целых и вещественных чисел. 26 букв латинского алфавита, алфавит русского языка…
В информатике часто приходится представлять символы одного алфавита с помощью символов другого алфавита. Такое преобразование информации называют кодированием.
Проблема кодирования решается просто, если символов кодирующего алфавита больше, чем символов кодируемого, например:
0 – а, 1 – б, 2 – в, 3 – г и т.д.
0 – ноль, 1 – один, 2 – два, 3 – три, и т.д
Если кодируемый алфавит состоит из большего количества символов, чем кодирующий, то условием правильного, однозначного кодирования является использование последовательностей символов кодирующего для представления одного символа кодируемого алфавита, например, а – 01, б – 02, в – 03, г – 04 и т.д.
Простейший абстрактный алфавит – это алфавит из двух символов, двух букв, называемый двоичным. В качестве символов алфавита часто используются цифры 0 и 1.
Величина, способная принимать только два значения 0 и 1, является минимальной единицей информации и называется битом. Как самый простой, двоичный алфавит используется в вычислительных машинах, а для кодирования алфавитов, которыми привык пользоваться человек, используются последовательности символов двоичного алфавита.
Последовательностями из n двоичных цифр можно закодировать 2n символов. При n=3 это 23 - 8 символов,
при n = 8 это 28 – 256 символов.
Международная организация по стандартизации ISO разработала 32-разрядный код, позволяющий представлять более 17 миллионов различных символов
Для черно-белого изображения каждая точка представляется одним битом со значением 0 или 1 в зависимости от цвета черная она или белая, а все изображение , состоящее из 1280*1024 точки, представляется т. называемой битовой картой размером 1280*1024 бита.
Цветное изображение требует для представления каждой точки 3n бит, где n – количество бит, отводимых для представления интенсивности каждого из 3-х основных цветов : красного, синего и зеленого.
Факсимильные аппараты, цифровые фотоаппараты, видеокамеры, сканеры преобразуют изображения в графические файлы с растровым форматом. Недостаток растрового изображения – сложность его масштабирования. При увеличении размеров появляется зернистость, ступенчатость.
Векторный способ описывает изображение как совокупность прямых и кривых линий. Их форма и расположение в пространстве и на экране описываются соответствующими уравнениями, на основе которых и создается, генерируется изображение. Этот способ используется для описания шрифтов, поддерживаемых принтерами и мониторами.
Математик А.Н. Колмогоров предложил определять количество информации, содержащейся в последовательности символов, минимально возможным количеством двоичных знаков, необходимых для кодирования этой последовательности независимо от содержания, представленного этим сообщением.
Это объективный алфавитный подход. Используя для кодирования 2-ый алфавит, и принимая за единицу информации 1 бит, приходим к тому, что содержательный и алфавитный подходы хорошо согласуются, дают одинаковый результат. Более крупные единицы информации: 1 байт,
1 Килобайт – 1024 байт (210)
1 Мегабайт – 1024 Килобайта
1 Гигабайт – 1024 Мегабайта
1 Терабайт – 1024 Гигабайта
1 Петабайт – 1024 Терабайта
Чтобы измерить количество информации в сообщении, надо закодировать сообщение с помощью двоичных цифр 0 и 1 наиболее рациональным способом, позволяющим получить самую короткую последовательность. Длина полученной последовательности нулей и единиц является мерой количества информации в битах
Такой подход приводит к формуле Р. Хартли для измерения количества информации I = log2N I – количество информации которое вмещает один символ N- элементного алфавита равно log2N.
Это утверждение можно сформулировать по другому: количество информации, при выборе одного предмета из N равнозначных предметов, равно log2N. То есть, именно такое количество информации необходимо для устранения неопределенности при выборе из N равнозначных вариантов.
Вероятностный подход в определении количества информации выражается формулой Шеннона. Пусть некоторое множество состоит из N предметов. При этом интересующий нас предмет является одним из m<N одинаковых предметов. То есть вероятность его появления равна p = m/N.